Hipsley於1953年,首次提出了“膳食纖維”這一概念,並定義為植物細胞壁中,不易被消化的成分[1]。隨著科技的發展進步,人們的生活水平日益提高,但慢性病的發病率也與日俱增,於是人們開始重視膳食纖維,並對其生理功能展開了深入的研究。然而膳食纖維的組成十分複雜,故到目前為止,對於膳食纖維的定義仍沒有形成統一的標準。現階段普遍認可的解釋,是將一係列不能被人體胃腸道消化和吸收,也不能產生能量,但可在大腸中進行發酵的多糖、低聚糖和木質素[2],定義為膳食纖維。它有兩種主要成分:可溶性膳食纖維(果膠、樹膠和抗性糊精等)和不可溶性膳食纖維(纖維素、半纖維素和木質素等)。
在我國,馬鈴薯主要用來製作澱粉,而馬鈴薯澱粉加工的殘渣多被廢棄,做垃圾處理,導致資源浪費並帶來巨大的經濟負擔。根據資料顯示,每100克馬鈴薯可提供17克碳水化合物和2.2克膳食纖維[3],而馬鈴薯殘渣中的主要成分就是膳食纖維。本著“變廢為寶”的理念,為提高馬鈴薯的附加值,本研究以馬鈴薯纖維作為研究對象,探討其各方麵的特性,為日後應用於
食品加工領域提供基礎。
因馬鈴薯纖維的提取工藝已較成熟,同時為節約時間,本研究省略了提取馬鈴薯纖維的過程,直接選用成品馬鈴薯纖維來研究其各方麵特性。
實驗材料
進口馬鈴薯纖維(Semper AB, Sundbyberg, Sweden),淡黃色、無味粉末,其膳食纖維含量為70%,其中三分之二由果膠和半纖維素組成,其餘為纖維素和木質素[4]。
實驗方法
掃描電鏡( Scanning electron micrograph,SEM)。用掃描電鏡對馬鈴薯纖維的結構進行觀察。
持水能力( Water holding capacity, WHC)。分別稱量0.2g馬鈴薯纖維和麵粉倒入兩個大小相同的量筒中,記錄其初始重量(分別為m1和m2)。然後緩慢、逐漸地加入水,並用玻璃棒不斷攪拌使水吸收,直到水無法再被吸收時停止。稱量並記錄兩個量筒的最終重量(分別為m3和m4),以比較等量的馬鈴薯纖維和麵粉的持水能力。
持油能力( Holding oil capacity, HOC)。分別稱量0.2g馬鈴薯纖維和麵粉倒入兩個大小相同的量筒中,記錄其初始重量(分別為m5和m6)。然後緩慢、逐漸地加入油,並用玻璃棒不斷攪拌使油與粉混合,直到油無法再被結合時停止。稱量並記錄兩個量筒的最終重量(分別為m7和m8),以比較等量的馬鈴薯纖維和麵粉的持油能力。
膨潤力( Swelling force, SF)。稱取重量為0.1~0.3克的馬鈴薯纖維(W)倒入量筒內,並讀出體積(V1)。將10mL 37℃的水倒入量筒內,同時用玻璃棒攪拌使其混合。靜置過夜後讀取體積(V2)。
油/水混合物的穩定性。先在兩個量筒中,分別加入等體積的油、水混合物,再稱量等量的馬鈴薯纖維和麵粉,分別加入到兩個量筒中,用玻璃棒分別攪拌,使其混合,以觀察不同的現象。
圖1 馬鈴薯纖維的掃描電鏡圖
實驗結果
掃描電鏡圖。從圖中1可以看出,馬鈴薯纖維的結構鬆散,間隙較大,應具有較高的持水能力和膨脹力。
持水能力和持油能力。由於有限的設備條件而沒有獲得精確的計算數據,但從圖2和圖3中可以明顯的看出,與等量的麵粉相比,馬鈴薯纖維的持水能力和持油能力都更為突出。
膨潤力。通過圖4可以看出,馬鈴薯纖維的膨潤效果較為顯著,根據公式
SF (mL/g) = (V2 –V1) /W × 100%,可求出馬鈴薯纖維的膨潤力為6.27mL/g。
油/水混合物的穩定性。通過圖5(2)和圖5(3)可以看出,馬鈴薯纖維在油/水體係中具有良好的穩定性,而且靜置後也不會出現分層;反之在圖5(4)和圖5(5)中,麵粉不能作為使水和油混合,即便靜置後也不能使油和水均勻混合。
馬鈴薯纖維的交聯網狀結構,使其具有了較高的持油能力;此外馬鈴薯纖維具有大量親水羥基,這表明它能很好地吸收和保持水分,因此具有較高的持水能力和膨潤力;加上其在油/水混合相中所表現出的穩定劑效果,說明馬鈴薯纖維可被應用於
食品加工領域中,且前景廣闊,對產品的質地、形態和口感都將起到至關重要的作用。
參考文獻:
[1] HIPSLEY E H. Dietary “fibre” and pregnancy toxaemia [J]. British Medical Journal, 1953, 2: 420-422.
[2] FULLER S, BECK E, SALMAN H, et al. New Horizons for the study of dietary fiber and health: a review [J]. Plant Foods for Human Nutrition, 2016, 71(1): 1-12.
[3] Potato, https://en.wikipedia.org/wiki/Potato [2019-02-18].
[4] Semper pofiber, Semper AB, Sundbyberg, Sweden, http://www.semper.se/templates/Products.aspx?id=535 [2019-2-18].
呂冠薇 長春醫學高等專科學校臨床醫學部